第四章河床演变学
04 河床演变学(第四章第一节、第二节)
肯尼迪河相关系的特点
2、拉塞的人工渠道均衡理论（1929年 、拉塞的人工渠道均衡理论（ 年
）
χ = 2 .668 Q 1 / 2
Q1/ 3 R = 0.467 1/ 3 f
f 5/ 3 J = 0.00056 1/ 6 Q
拉塞河相关系的特点
2 B + 0 . 15 h
③、活动性最小假说的数学表达形式
∂K n =0 或 ∂U ∂K n =0 或 ∂B ∂K n =0 ∂h
12
第三节
2、联解公式法 、
河相关系
㈡、窦国仁最小活动性假说（将最小活动性假说作为补充方程） 窦国仁最小活动性假说（将最小活动性假说作为补充方程） ④、将最小活动性假说作为补充方程推导河相关系式 水流连续方程
Q = UBh
1 2 / 3 1/ 2 水流运动方程 U = h J n
m
U3 挟沙力方程 S = k gh ω ∂K n =0 或 最小活动性假说 ∂U
∂K n =0 或 ∂B
∂K n =0 ∂h
可得到河相关系式（3-54）～（3-57）。
13
第三节
2、联解公式法 、
㈢、能耗最小假说
河相关系
④、将能耗最小假说作为补充方程推导河相关系式 水流连续方程 挟沙力方程
Q = UBh
U3 S = k gh ω
1 2 / 3 1/ 2 水流运动方程 U = h J n
m
能耗最小假说 γ QJ = min 或 γ UJ = min 或
γ QJ
B
= min
U S = k gh ω
河床演变学 分汊型河段的演变及整治
2、分汊对水力要素的影响 1 m 0.5
1 m 0.5
分汊河段，无论主汊或支汊，其水力要素均比单一 河段时减小，而且支汊的又比主汊的小。
主汊 ＝ Frm 单一段 Fr0
um u0
Hm H0
qm q0
Bm B0
m 0
Qm Q0
m
水流分汊后，汊道的佛汝德数和流速较分汊前减小的较少，
10
1、汊道与单一段水力要素的关系
Hm
3/ m
11
H
0
Bm
6/ m
11B0
BH
m
9/ m
11
0
Hn
1 m
H 3 / 11 0
Bn
1 m
B 6 / 11 0
（7-11） （7-12）
n
1 m
9 / 11 0
（7-13）
11
1、汊道与单一段水力要素的关系
Hm
3/ m
11
H
0
Hn
1
1
hn hm
2/3
Lm Ln
1/ 2
An Am
nm nn
1
n 1m
（7-2）
1
二、汊道分沙
m
Qm Sm ＝1 Qm Sm Qn Sn
1 QnSn
Qm Sm
（7-3）
1、主汊分沙比可用主汊分流比和主汊与支汊含沙量比值 K s 表示
Sm Sn
Ks
Q0 Qm Qn
m
Qm Sm Qm Sm Qn Sn
而汊道中的流量、面积和水面宽较分汊前减少得较多。
17
2、分汊对水力要素的影响 1 m 0.5
1 m 0.5
分汊河段，无论主汊或支汊，其水力要素均比单一 河段时减小，而且支汊的又比主汊的小。
河床演变学 河流的水力几何形态
长江 黄河
荆江，蜿蜒型河段 高村以上，游荡型河段 高村至陶城阜，过渡性河段
0.27～0.37 0.18～0.21
0.17
2.9～4.1
0.31～0.34
0.42～0.54
2
第一节、河床稳定性
㈡、横向稳定系数
1、横向稳定系数 b1Fra bibliotek①、河岸稳定性的主要因素 ②、b1 表达式
b1
Q 0.5 BJ 0.2
9
第二节 造床流量
㈡、造床流量确定方法 2、平滩水位法
①、概念：a、平滩水位；b、平滩流量
②、用平滩水位确定造床流量原因 ③、确定平滩水位和平滩流量的方法
10
第二节 造床流量
㈡、造床流量确定方法 2、平滩水位法
③、确定平滩水位和平滩流量的方法
a、在河段内取若干个具有水位流量资料 的代表断面，取其平滩水位时的平均流量 作为造床流量。
0.67～0.77 0.09～0.17
0.17～0.21
4
第一节、河床稳定性
㈡、综合稳定系数 1、钱宁的黄河游荡性指标
①、表达式
hJ d35
0.6
B max B
0.35
B h
0.45
Qmax Qmax
Qmin Qmin
0.6
Q 0.5TQ
（3-6）
5
当游荡指标＞5，为游荡型河流； 当游荡指标＜2，为非游荡型河流； 当游荡指标＝2～5，为过渡型河流。 6
俄罗斯：保证率（出现频率）1％～6%，每年漫滩天 数为3.65～21.9d，重现期为每100～16.7d一次； 英格兰：频率约为0.6％，每年漫滩天数为2.19d， 重现期为每167d一次； 美国：重现期为1～2年。 钱宁：取重现期为1.5年的洪水作为造床流量。
河床演变学 [浅谈古尔图河河床演变规律及其整治]
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《河床演变学 [浅谈古尔图河河床演变规律及其整治]》摘要：①古尔图河水情特征：古尔图河属于山区季节性多泥沙河流，河道枯水期(流量10m3/s以下)有5个月，即1、2、3、4、5月上旬、12月中下旬;平水期(流量10m3/s30 m3/s)有4.5个月，即5月中下旬，6月上旬、9、10、11、12月上旬;洪水期(流量30 m3/s 个以上)有2.5个月;水量随气温、降雨变化较稳定，且在时间、空间分布规律较明显，c河床演变特性：①河流比降较大，水流具有较强的携沙能力，输沙常处于不饱和状态，所以古尔图河河流的河床演变是以纵向冲刷下切、横向侵蚀拓宽为主的发展趋势，河流中的泥沙运动是产生河床演变的主要原因，河床冲淤变化也是泥沙运动的结果;因此，研究河床演变规律、了解河流泥沙的来源及其特性，是整治泥沙危害变害为利的首要任务，同时也是保护自然环境、实现可持续发展的重要途径之一新疆河流均为冲积扇河流，全疆绝大部分灌区、村庄、主要城镇均处于各河道冲积扇上;新疆乌苏市古尔图镇及农七师123、124、125、127团就位于古尔图河下游的冲积扇上;古尔图河发源于发源于天山北麓的博罗科努山，属于典型的山区季节性多泥砂河流，每年汛期暴雨、泥石流导致上游河床严重淤积，险情不断，水利工程损毁严重，造成引水排沙两难的境地;下游自然环境因河床演变和人为因素破坏，导致部分国家级保护植物如野生胡杨、白梭梭等自然植被枯死，农业需水量得不到满足，给古河流域的人民带来了沉重的负担，严重制约了农业经济的发展;因此，了解和掌握河床演变规律、整治泥沙淤积具有重要意义，同时也是保护自然环境、实现可持续发展的重要途径之一。
古尔图河流经古尔图牧场，在甘家湖牧场与奎屯河、四棵树河汇合，由南至北注入艾比湖。
古尔图河全长115公里。
主要由五条支流汇合而成，后经哈拉少拉山流出，河床最宽处250米左右，由南至北而下，年径流量3.45亿立方米，泉水年涌水量2.61亿立方米，汛期最大瞬时洪峰流量110m3/s。
[整理版]河床演变学
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1.阐述弯曲型和分叉型河流的水沙运动特性以及与地形的关系。
弯曲型河流的水流特征：水流作曲线运动时，要求有一定的向心力，这样水面要产生横比降，从而有造成了横断面上的环流，它与纵向水流结合在一起，成为了旋转流，对纵向水流产生明显的影响。
弯曲型河流的泥沙特征：悬移质泥沙在垂线分布不均匀，上细下粗，上希下浓。
不同高程上的流线在水平面上展开的结果，将使含沙量高的水体和较粗的泥沙集中靠近凸岸，凹岸的水相对较清，泥沙要细一些，含沙量在垂线上的分布也要均匀一些。
推移质的横向输移有同岸输移和异岸输移两种方式。
泥沙由弯道凹岸输移到下游弯道同一岸的，称为同岸输移。
输移到河湾的凸岸和下游弯道另一岸的，称为异岸输移。
对于弯曲型河流来说，推移质泥沙应包括两部分，由上游凸岸边滩下来的推移质以异岸输移动为主。
在弯道凹岸冲刷的泥沙，其中以弯顶稍下游冲刷最甚，这部分泥沙中的推移质运动将以同岸输移为主。
弯道的旋转流运动使得推移质运动有向凸岸集中的趋势，从而形成了凸岸边滩和凹岸深槽。
根据流水与河床相互作用的情况以及河谷的特点，河湾可以分为自由河湾，深切河曲，限制性河湾。
自由河湾具有宽广的河漫滩，弯道发展不受限制，中，枯水时水流受弯道约束，流路弯曲，不断引起凹岸坍塌和凸岸淤涨。
洪水时水流漫滩，流路趋直，对弯道的造床作用反而较小。
深切河曲多出现在山区，河湾与河谷的弯曲形势是一致的，因而各级水流对弯道都有一定得作用，而且所形成的弯道曲率半径比较大。
限制性河湾，河湾受到局部地形限制，水流方向急剧改变，弯顶成锐角折线。
分叉型河流的2.试述长江口、黄河口、珠江口、钱塘江口河床演变的主要特点1.长江口河床演变的主要特点：缓混合陆海双相河口的演变特点是：陆相泥沙和海相泥沙的来源丰富，径流与潮流相互消长，力量相当；陆相泥沙和海相泥沙对河口河床的塑造都起显著作用。
在冲积平原上的河口演变，如中国长江口。
这类河口发育充分，河槽纵比降平缓，河床容积较大，平均潮差不大，但进潮总量较大；咸淡水混合有不同类型，以缓混合型为主；河口区各河段水流情势不同，河床演变也不相同。
《河床演变及河道整治》课程设计
第一章黄河下游各水文站基本资料第一节高村水文站基本资料黄河高村站位于山东省东明县，是黄河入鲁第一个水文站，也是黄河流域上的重要控制站。
断面距河口距离579.1公里，集水面积734146平方公里。
清光绪二年（1876年），因洪水肆虐，村庄被淹，举村从堤西迁至堤东，该村地势较高，故命村名为高村。
测验河段位于黄河下游游荡河段的末端，呈上宽下窄的漏斗状，滩地高，堤根洼，易产生塌岸险情或发生溃决。
史书记载仅光绪四年（1878年）、六年（1880年）、十年（1884年）高村就三次决口。
经过1982年大洪水的考验，显示了河道整治对防洪的重大作用，在历年工农业引水、护滩保村及航运方面也都发挥了较好作用。
第二节夹河滩水文站基本资料黄河夹河滩站位于河南省开封县，东经114°34′，北纬34°54′。
断面距河口距离672公里，集水面积730913平方公里。
洪水主要来自花园口站以上流域，涨落较为迟缓，峰型较胖，水位流量关系受冲淤和涨落共同影响，多表现为涨冲落淤，一般为顺时针套绳。
单次洪水过程水位流量关系相对稳定。
水沙量年内分布不均，大水大沙集中在7～10月份，主汛期水量约占全年水量的58﹪，输沙量约占全年输沙量的80﹪。
沙峰受来水区间影响，一般三门峡以上来水时含沙量较大，三花间来水时含沙量较小，沙峰滞后于水峰。
黄河下游花园口至夹河滩河段系典型的游荡型河段。
在该河段 ,黄河大堤内范围宽广,一般洪水频率年份,水流主要限制在主槽内 , 因此大堤内分布有不少居民点以及纵横交错的保护居民点的生产堤和不少高于地面的灌溉渠堤和公路,使洪水行洪范围受到了很大的限制。
在本次设计中，我计算的是高村和夹河滩1967,1970,1971三年的流量和输沙率资料（见表19～30）。
小组数据为1967,1970,1971,1972,1973,1974,1975,1976,1977,1978,1979共九年的信息。
班内数据为1960年到1997年共三十三的信息（其中缺失1968,1969,1970,1984,1987年信息）。
河床演变学
河床演变学河床学，也称河流地貌学、河流地质学、河流地球化学或河流沉积学。
是河流动力地貌学与地球化学相结合而产生的边缘学科，它是一门以实验、观察和测定方法为主的综合性学科。
河床演变学最早出现在河流中上游地区， 19世纪20年代在德国魏玛，当时人们对河床进行过粗略的观察研究。
由于地壳运动造成沉积物在搬运过程中被冲积下来，使河道弯曲，在一些地段，河流会发生强烈的弯曲。
就是因为这个原因，所以就产生了新月型河道，随着冰川的不断活动，这种河道就越来越少，等到河流再次向下游发展，接近海洋的地方，这种形状又重新出现了。
因为我们所说的河床演变是指的第二次向下游发展的过程，所以我们通常都叫它新月型河道。
另外在漫长的岁月中，河水还会把许多石块、木头和其他漂浮的东西带入河床，日积月累，使得河床加深。
河流沿着河谷延伸，从高处流下来的水把凹凸不平的石块和土壤冲到河谷里，再从河谷冲积平原上流过。
由于这样一系列反复的冲刷作用，在河谷底部形成了一条深深的纵向冲沟，这条冲沟又被水流从两侧带走。
随着河流冲刷作用的不断继续，冲沟的规模逐渐扩大，冲积物也不断增加，终于发展成为一片平原。
这一过程，称之为河床的形成。
但在河流的不同部位，由于各种地形、岩石的性质、植被覆盖率以及降雨量等因素的差异，各冲积扇所占面积的大小并不相同，总的趋势是从山麓至山顶冲积扇面积逐渐减少。
河床经历了长期、反复的水流作用和风化剥蚀作用，逐渐变得平缓，沉积物也日益增厚，形成了巨大的冲积平原，如黄土高原、华北平原、东南丘陵等。
19世纪中期，俄国河流地貌学家德·涅利奇在对欧洲河流的考察中，首次提出了河流的地貌类型分类，这些河流均可按照地貌类型划分，共分4类。
即扇形河流、羽状河流、不对称河流和逆掩河流。
20世纪30年代，苏联科学院地理研究所应用弗里德曼和戈洛塔尔的概念，按河流地貌形态进一步将河流划分为扇形河流、羽状河流、不对称河流、逆掩河流和复合型河流。
1957年苏联科学院地理研究所出版了《苏联河流地貌》一书，该书对河流地貌的概念及分类，进行了详细论述。
河床演变
3.1主要问题
理论
目前国内外对河床演变中的诸如河床自动调整机理、河相 关系、不同河型的成因等重要问题，并无完全一致的定论，许 多方面尚在争议之中 。 河型转化过程在时间和空间上的非线性特性。时间上；河 型转化过程中因水沙条件变化过程的统计涨落而可能出现的突 变现象 。空间上；局部河势的发展趋势有可能完全不同于整体 河段的河型转化趋势 对边界条件的限定和对河流系统的判定（开放系统还是封闭 系统）。 变量 径流过程、水力比降、含沙量、泥沙粒径等主要控制变量 引发的河型转化既可能是渐变、也可能是突变。
稳定性理论：由稳定性理论出发研究河形问 题的方法，一般都是先假定河床上有一个小 的周期性的可衰减、可增大也可稳定的扰动， 结合反映床面沙波形态的阻力公式及泥沙纵 向和横向输沙的连续方程求解得到扰动传播 的有关参数，最后根据初始扰动有关参数随 时间变化的稳定性分析或根据假定来给出相 应的河流平面形态。
1.5河型分类
国外：Leopold 和Wolman的顺直、弯曲、辨 状3 种。 Leopold 和Wolman的分类法偏重于平 面形态的描述, 没有明确区分不同类型河流 的演变特性 国内：顺直型，弯曲型，游荡型，分汊型
2.1河型转化机理及判别指标
关于河型的成因及转化有不同的出发点， 也有不同的成果，大致有如下几类：从河道 边界组成出发；从河道形态出发；从地壳运 动出发；从水动力学出发；从能量耗散出发； 从来水来沙条件出发。
河床演变
1.概念定义
河床演变是指河流在自然条件下，受两 岸的土质、植被影响，或受人工建筑物的影 响时所发生的变化，是水流与河床相互作用 的结果，水流作用于河床，使河床发生变化， 河床的变化又反过来影响水流结构。水流与 河床构成一个矛盾的统一体，他们互依互存、 相互影响、相互制约。不同类型河流的河床 演变规律各不相同。
2025年高考地理一轮复习28第四章高频考点提分课(五)探究冲淤平衡原理的应用
(2021·广东卷)边滩是由于河流沉积作用形成的与河岸相连的泥沙质堆积体。
三峡水库运行后，长江中游边滩整体呈萎缩态势。
研究表明，长江中游某段河道河床泥沙起动流速在0.25～0.50米/秒之间。
图1示意该段河道某断面在不同流量时的流速与水深情况。
图2示意该段河道流量超过15 000米3/秒的持续天数与边滩面积关系。
据此完成(1)～(2)题。
(1)由图1可知，当流量从14 278米3/秒降至6 888米3/秒时，该河段()A.侵蚀主要发生在深槽区，边滩体扩大B.侵蚀主要发生在边滩体，深槽区缩小C.侵蚀主要发生在边滩体，深槽区扩大D.侵蚀主要发生在深槽区，边滩体缩小(2)根据图2，近年来长江中游边滩整体萎缩的原因除侵蚀作用外，还可能是()A.河道来沙量减少B.河道的水位升高C.河岸护坡工程建设D.河道洪峰流量增加第(1)题：第(2)题：(1)A (2)A 【高考命题规律】考情分析2021年广东卷第15、16题：以长江中游边滩面积的变化为情境材料，结合流量、流速、水深、边滩面积等知识，考查流水的侵蚀和淤积对边滩面积的影响命题预测以具体学术情境材料为背景，结合流水的侵蚀和堆积、海浪的侵蚀和堆积等相关知识，运用冲淤平衡原理分析海岸、河岸等地貌的变化及原因，注重对综合思维、区域认知等素养的考查。
一般以选择题形式出现，难度中等偏上【精要归纳】1.冲刷淤积平衡原理(1)淤积原理：当上游来沙量大于本河段的水流挟沙能力时，产生淤积，河床升高。
(2)冲刷原理：当上游来沙量小于本河段的水流挟沙能力时，产生冲刷，河床下降。
(3)交替原理：同一河段，河流的侵蚀与堆积往往是“你强我弱”，交替进行的。
流量大时(汛期)，以侵蚀为主；流量小时(枯水期)，以堆积为主。
2.河流不同部位的冲淤表现(1)河床演变：河道输沙不平衡是河床演变的根本原因。
冲淤作用导致流程方向上河床高程的变化称纵向变形，影响河床的深浅；与水流垂直的水平方向的变化，则称横向变形，影响河床的宽度变化及河流在平面上的摆动。
河床演变
第六节河床演变一、河床演变的基本知识(一)河床形态变化的类型河床的几何形状，称为河床形态。
河床形态变化，称为河床演变，它是河床泥沙运动的结果，可有两种类型：1．纵向变形河床沿水流方向的高程变化，称为河床的纵向变形，它是河流纵向输沙不平衡造成的结果。
河源与上游的河床下切、下游河床的淤高，均属此类，其变化幅度随岩石性质而异，细沙河床的变化幅度可能很大。
它对于桥梁工程设计的影响不可忽视。
2．横向变形河湾发展、河槽扩宽、塌岸、分汊、改道等河床平面形态的变化，统称为横向变形。
河湾的发展与弯段水流离心力有关，它可使凹岸不断受到冲刷，凸岸不断出现淤积，产生横向比降，可导致河流截弯取直或河流改道。
(二)河床演变的影响因素河床演变的影响因素有很多，主要因素有：1．流域的产沙条件流域的产沙量及泥沙组成等对河床演变有很大的影响。
例如，黄河及华北地区一些河流，河水含沙量很大，因此下游河道淤积十分严重。
2．流量变化流量越大，水流的挟沙量就越多。
流量变化越大，泥沙运动和河床的变形就越剧烈。
设河水的含沙量为ρ，流量为Q，输沙率为Q s，则有Q s=ρQ （8-17）3．河床土质土质坚实的河床变形缓慢，土质松软的河床易受冲刷。
4．水流比降河床比降大，流速大，冲刷力强，河床受冲刷厉害。
反之则易于淤积。
5．副流作用水流中由于纵、横比降及边界条件的影响，其内部形成一种规模较大的旋转水流，如图8-12所示，称为副流。
它从属于主流而存在，是河床冲淤的直接原因。
229厚桥涵图8-121-冲刷坑；2-回水区；3-路堤；4-主流6．人类活动如兴修水利工程，建造堤坝、桥、涵等活动，都会对河床演变产生重大影响。
二、建桥后对河床演变的影响建造桥梁后导致的河床演变属人类活动影响因素之一，它只是发生在桥位上、下游不远的范围内。
主要为：(一)平原弯曲型河段（属于次稳定河段）在这类河段上建桥，其孔径一般都大于或等于河槽宽度，建桥对河床的影响小。
但是，当桥位通过水深较大的河湾时，因河床自身的天然演变，有可能形成河湾逼近桥台、桥头引道或导流堤，危及桥台基础。
河床演变学 整治建筑物及整治手段 PPT课件
特别重要地区：100年一遇的洪峰流量作为设计流量；
重要地区：50年一遇的洪峰流量作为设计流量；
一般地区：20年或10年一遇的洪峰流量作为设计流 量。
3
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一、堤防工程 ㈢ 、堤顶高程和堤防间距确定 1、防洪标准的确定（城市防洪工程设计规范）
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一、堤防工程
抛石粗度根据起动流速决定。
设计时应将护脚处实测最大垂线平均流速作为起动流速，据此求出抛石 粗度，并适当加大以利安全。
利用沙莫夫公式
11
U c 4.6D 3 h 6
反求块石尺寸。
在抛石时，应掺抛一部分小的石料，起到填塞空隙卡紧石块的作用，增 强抛石的稳定性和整体性。
22
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⑵ 抛石护脚的设计
3、堤顶高程---波浪爬高的确定
①、当临水面的边坡系数m＝1～4，且浪高小于1.5m时
按钟可夫斯基公式计算
3.2Kha tg
θ－临水坡与水平面所成的角度 K－与坡面糙率有关的系数，混凝土护坡K＝1.0，抛石护坡K＝ 0.75，干砌石块护坡K＝0.8，黄河1.0，淮河0.9；
ha－波高(m)，按安德烈扬诺夫公式计算 ha 0.0208V 5/ B 4 1/3
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二、护岸工程 ㈡、平顺式护岸工程的结构及设计要点
1、下层工事 ⑵ 抛石护脚的设计 抛石护脚的设计涉及到抛石的粗度、边坡、数量、抛石的位移及走失 等问题。
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⑵ 抛石护脚的设计 ①、抛石粗度（块石尺寸）的选择
04 河床演变学(第四章第一节)
第一节 河道整治规划
八、河道整治工程的设计参数
㈡、河槽设计断面 1、洪水河槽设计断面
从能够渲泄一定标准的洪水的角度来考虑。 从能够渲泄一定标准的洪水的角度来考虑。
2、枯水河槽设计断面
限于过渡段即浅滩段断面的设计，出发点是为了满足通航需要。 限于过渡段即浅滩段断面的设计，出发点是为了满足通航需要。
6
第一节 河道整治规划
四、河势规划的任务
河势规划的任务是在分析研究本河段河床演变规 律及水沙运动特性的基础上， 律及水沙运动特性的基础上，综合国民经济各部 门的要求，规划出合理可行的基本流势。 门的要求，规划出合理可行的基本流势。
7
第一节 河道整治规划
五、河势规划的原则 因势利导、 因势利导、综合治理
3
第一节 河道整治规划பைடு நூலகம்
三、国民经济各部门对河道的基本要求
②、航运对河道的要求 a、水流平顺、河槽稳定 水流平顺、 b、保证满足通航要求的水深和流速、流态。 保证满足通航要求的水深和流速、流态。
4
第一节 河道整治规划
三、国民经济各部门对河道的基本要求
③、其他部门对河道的要求 工农业取水工程 a、河道比较稳定，取水口附近无严重的淤积和 河道比较稳定， 冲刷； 冲刷； b、要有足够的引水水位，能保证根据需要引进 要有足够的引水水位， 含沙量较小的清水。 含沙量较小的清水。
两反向曲线之间的直线段长度 L = (1 ~ 3)l 为最长船队的长度。 l 为最长船队的长度。
25
思考题
1、解释河道整治及河势的概念。 解释河道整治及河势的概念。 2、国民经济各部门对河道的基本要求有哪些？ 国民经济各部门对河道的基本要求有哪些？ 3、河势规划的原则是什么？河道整治工程的设计参数有哪些？ 河势规划的原则是什么？河道整治工程的设计参数有哪些？ 4、河道整治设计中的设计流量及相应的设计水位有哪三个？ 河道整治设计中的设计流量及相应的设计水位有哪三个？ 5、何谓整治线（治导线）？它有何特点？ 何谓整治线（治导线）？它有何特点？ ）？它有何特点
河流海岸工程地貌第4章 河床演变
阶地
阶地
河漫滩
河床
特征：水流、泥沙与河床相互作用的反映。
一定的河床形态和组成必然有一定的与之相适应的水流结构和水流条件。 一定的河床形态与组成，必然有一定的与之相适应的输沙率。
gb
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gs
11.6U*' Sa
宜昌至湖口，
中游
滩演变较为剧烈，放宽处有江心洲 交替，过渡段水深不足，
长 898km
和心滩出现。
航道易出浅碍航。
长江下游航道
长江下游航道示意图
河段 下游
里程
河道特性
主要碍航特征
属平原河流，河道宽窄相间， 在河道放宽段及分汊段的分
湖口至长江口， 多分汊，下段受潮汐影响，入 汇流处，因水流分散，洲滩消
7
纵断面
（跌水、瀑布，比降不均匀， 集中在局部河段）
分布较均匀，如：荆江 4.2‰～5.6‰；汉江
3.9‰～5.6‰
号 比较 8 水文
9
水流 特征
10
演变 特征
山区河流
平原河流
流域面积较小，汇流时间短， 流域面积较大，汇流时间长， 洪水暴涨暴落，水位流量变幅 水位流量变幅小，有稳定的 大。（降雨后往往数天甚至数 中水期 小时内出现洪峰，雨后又迅速 消失，洪枯水变幅达几十米） 流速大（6～8m/s），比降陡 流速小（2～3m/s以下）， （1‰以上），流态险恶（回流，比降小（1‰～0.1‰） 泡水，漩涡，跌水，水跃，剪 刀水，横流，等等） 洪水期宽阔段淤积，非汛期峡 往复性的冲淤和平面上的摆 谷段淤积；分汊河流江心州和 动。 心滩位置比较固定；卵石运动 不连续。
河流动力学 第四章
泥沙粒径是均匀的 颗粒之间没有粘结力 推导公式的思路 分析受力条件，分析起动形式 写出各力的表达式，列出平衡方程 推导出泥沙起动的结构公式 通过试验确定公式中的参数 得到计算泥沙起动流速公式
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§4.2. 泥沙的起动
颗粒所受的力
11
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0.19
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§4.2. 泥沙的起动
同类公式
张瑞谨公式 唐存本公式
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[3.2
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]C 1/ 2
希尔兹曲线的特点
曲线为马鞍型
♥ Re*＝10存在最低点 ♥ 近壁层流层
床面处于光滑区
♥ （ Re*<2）时 ♥ 起动拖曳力与粒径无关
床面处于粗糙区
♥ Re*>10后 ♥ 起动拖曳力随粒径增加 ♥ Re*>1000后 ♥ c为常数
s
c
D
c
0.03
s
c
D
c
0.12 U*D
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c
D
c
力矩的平衡方程式
在无粘性沙的力矩平衡式中增加N1和N2 该两力：抗拒泥沙运动，放在右边 平衡方程式：K4=K5
K1DFD K2DFL K3DW K4DN1 K5DN2
河床演变学 水库淤积及其防治PPT46页
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
பைடு நூலகம்44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
河床演变学 水库淤积及其防治
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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崇明东滩等高线迁移变化（1983年－2001年）
上海古海岸线图
南汇海岸的淤涨速率（以海塘为标志）
海塘
旧瀚海塘 (老护塘) 1052
钦公塘 (外瀚海塘) 1733 2.0 2.4 532 3.8 4.5
彭公塘
李公塘
人民塘
胜利塘
九五塘
修筑年代（公元） 海塘间距离 (km) 平均 最大
1884 6.7 12 151 44.0 79.5
黄河口
1、概况 •
黄河发源于青海巴颜喀拉山北侧，干流长5460km。 黄河三角洲以宁海为扇形顶点，有6000km2的扇形面积。 黄河三角洲资源非常丰富，石油储量80亿t。已建原油生 产能力3350万吨和天然气生产能力14亿m3的我国第二大 油气田－胜利油田。有发展盐田的滩涂面积12万km2，建 成年产600万吨原盐的生产能力，有天然草场8万多公顷。 • 黄河三角洲的开发已经得到国家重视。1992年山东省 把黄河三角洲开发列为全省两大跨世纪工程之一。1993年 国务院确定东营市为沿海开放城市。1995年中央农村工作 会议确定为国家的新粮仓。
现在演变特点
沙体移动 ● 落潮槽发展 ● 涨潮槽衰退 ● 拦门沙发育，河口外移 ● 河道主次更替 ● 人为控制逐步加强
●
一
1916~2009年拦门沙滩预水深
5-6m，百年来向海移动30km
南、北港分流口
崇 明 浅 滩 | | 横 沙 东 滩 | | 九 段 沙 形 势 图
6. 河口发育模式在河口治理中的意义 （1）南港北槽方案 （2）七丫口－东风沙断面建立人工节点的方案 （3）围垦明沙，稳定阴沙，减少活动沙 （4）北支缩窄或堵塞 （5）围垦重点在南岸边滩
5. 河槽加深 不同河段情况不同，拦门沙6.0m左右， 分汊河段水深10～15m，单一河槽，江面 束狭，水深较大，江阴14m、13.4m。
原因
海平面上升、来沙量变化、科氏力作用、人为作 用。 ○ 落潮槽发展：南支、北港。
○ ○
涨潮槽淤积：新桥水道、北支、江亚南沙北槽。
` `
南汇嘴0m线滩地促淤造地工程分布
2、黄河口演变特点
• • 淤积－延伸、摆动－改道，循环演变规律 1855年（清咸丰五年）8月，黄河在河南省兰考县铜瓦 厢决口，黄河下游改道，经山东省大清河注入渤海。改道 顶点在宁海附近。自1855年6月至1977年6月的122年中， 黄河在近代三角洲上实际行水87年，发生11次变迁。每次 行水历时3～19年不等，平均约10年改道一次。改道的次 序大体是，最初向三角洲的东北方向（第一次变迁），次 改行东或东南方向（第二、三次变迁），然后急转改行三 角洲的北部（第四、五次变迁），完成一次河道流路横扫 三角洲的演变周期称此为大循环。完成一次大循环大约历 时半个世纪（50年）。 造陆速率为23km2/a，五十年代以来，人工控制顶点下 移至渔洼，摆动范围缩小。
弯道水流特点
水面横比降和超高 水流动力轴线在弯道中走势 弯道环流
○ ○
○
水 面 比 降
横 向 环 流
小水坐弯 ☆ 大水趋中 ☆ 顶冲点
☆
弯道环流
横 向 泥 沙 运 动
弯道地形
弯 曲 河 道 演 变
（ 平 面 图 ）
弯 曲 河 道 演 变
（ 横 剖 面 ）
长 江 中 游 荆 江 河 段 河 道 演 变 过 程
• 潮汐：为弱潮河口，平均潮差0.86～1.66m，最大超过3m。 珠江河口有许多山丘、岛屿，东北－西南排列，屏障作用 使波浪动力较弱。 • 发育了两种不同类型的河口——一种径流强、潮流弱河口 （西江、北江主干入海的河口，这里成了高层成层的盐水 楔异重流，泥沙集中堆积成拦门沙，水深最浅，西江只有 2.9m，北江3.4m。另一种径流弱，潮流较强的河口以珠 江正干和潭江的入海河口为代表，河口呈喇叭状，向内深 入、能量集中，枯季咸淡水强混合。
造 床 流 量
○
造床流量概念
○ 影晌因素 ○ 平滩流量 ○ 频率流量
水力几何形态
B 1Q
B1
h 2Q
B2
U 3Q
B3
• 沿程 B1≈0.5, B2=0.40, B3=0.10 • 断面 B1∽0.14, B2∽0.43, B3∽0.43 • 珠江马口站 ：
B 462.3Q
切滩过程
第三节. 分汊型河流的河床演变
★
○ ○ ○ ○
分汊型河流的特点
江心洲形成条件 节点 切割边滩和沙嘴 江中基岩
★ ○
形态
顺直分汊型 微弯分汊型 鹅头分汊型 复杂型
（变曲系数1.0－1.2）
○
（变曲系数1.2－1.5）
○ ○
不 同 水 位 与 分 汊 水 流 变 化
河口水沙输运是河口河床演 变的基础,水动力是泥沙等物 质运动的驱动力，泥沙是水 动力与河床演变的纽带, 河 床演变是结果, 此结果又反 作用于水动力和泥沙运动,这 是一个开放的、非常复杂的 巨系统。
Q1＝［ Qi /N］1/m
i 1
N
N－统计次数，m－流量－输沙率，G＝αQm，G为输沙量 Q2取涨潮平均流量 • 河口的平面外形与山潮水比值密切关系
B 2 B1 B 2 L B1
B1－潮区界断面宽度，B2－河口断面宽度，L－B2至B1 断面的间距 Q1/Q2<0.02 口门沙坎 Q1/Q2>0.10 口外拦门沙 0.02< Q1/Q2<0.10 过渡状态
2、河口特性
• （1）. 从乍浦—闻家堰，长达130km，纵向隆起的沙 坎高出基线10m，沙坎对河口段的水流和河演产生重 要影响。 （2）. 河口段潮间带十分宽广，尖山潮间带宽15km， 海宁7km，低潮位下水深1.0～1.5m，低水河床宽深比 /h 大，仓前、海宁、尖山为29.6、37.3、44.6，与黄 河接近。滩槽物质为细粉砂，中径0.02～0.04mm，缺 乏粘土，抗冲力低，起动流速0.3～0.4m/s。
0.05
h 3.3Q
0.17
U 0.0007 Q
0.77
满足条件 B1＋B2＋B3=1，
断面宽深比
B h
取值
•
B 255 河相关系的多因子分析 1.08 h M
i B 2iwh M B 2h
稳 定 性 指 标
第五节 河口演变
李九发 茅志昌
• 长江河口发育
1. 南岸边滩推展
第四章 河床演变学
李九发
2011.6.2
第一节.概述
河 床 演 变 学 的 学 科 性 质
分类
第二节. 弯曲型河流的河床演变
名词解释
注 ：钱宁书河床演变P370
道长 江 荆 江 河 段 弯 曲 型 河
条 件 ： 土 质 組 成
名词解释
水流动力轴线（主流线）――沿程各断面 最大垂线平均流速所在点的联结线。 弯曲系数――两点之间河道长度与直线距 离的比值。 曲率半径――圆周半径 河弯跨度
钱塘江河口
1、概况
• • 钱塘江流域面积49900km2，全长270km，在干浦注入杭 州湾，芦茨埠以下受潮汐影响。 分三段：芦茨埠（潮区界）至闻家堰（潮流界）83km， 不受海域影响，河床基本稳定，属近口段；闻家堰至 干浦长101km，山湖水相互作用，河床宽浅，涌潮汹涌， 江道多变，为游荡性河型，重点治理，属河口段；干 浦以下称杭州湾，湾长90km，杭州湾口宽100km，干浦 宽20km，杭州为1.0km，是一个典型的喇叭形河口。
2、珠江河网状三角洲发育模式
（1）多次分汊，多级发展； （2）沙州合并，河汊由繁到简； （3）左汊萎缩，右汊发展，整体偏右。
3、形成钱塘江河口特性的条件
• （1）.来水条件 潮区界芦茨埠平均年径流量290.5亿m3。折合平均流量 921m3/s，干浦进潮量19万m3/s。 （2）.来沙条件 钱江水丰沙少的清水河，平均含沙量0.2～0.4 kg/m3， 年平均输沙量668万吨。——不会形成三角洲河口。
•
• Q1/Q2山水潮水比值
•
• （3）. 潮强流急，涌潮汹涌，含沙量大 干浦潮差5.45m，在海宁（盐官）为最大8.93m，涌潮 流速4～5m/s，最大含沙量51kg/m3，一般3～4 kg/m3。
• （4）. 主流迁徙无常，滩涂坍涨不定，纵向变形剧烈，受 主流顶冲的滩涂被侵蚀后退，大块崩坍。一日崩坍245m 的记录，另一侧滩涂迅速淤高扩大。
1906 1.64 3 22 74.5 136.4
1960 0 0 54 0 0 0.74 1.7 14 52.8 121.4
1974
1995 1.2 1.7 21 57.1 81.0
间隔年代（年） 平均 淤涨速率(m/a) 最大
上海土地 面 积 的 64.5% 是由长江泥沙 堆积而成的。
距今6000年 距今1500年 距今800年 现在
3. 河口束狭 2000年前河口在镇江－扬州，河宽180km；现 在河口宽90km。
4. 河槽成形 2000年前长江河口呈漏斗状，镇、扬以上正 常河流形态。镇、扬以下，水流多汊，沙州散漫。 随着沙岛并岸，江面束狭，17世纪，江阴以上河 槽成形，江阴以下多汊并存，主泓游移不定。20 世纪50年代江心沙并入北岸，徐六泾以上河段向 正常河流形态转化，徐六泾以下分汊入海。河槽 在向稳定河槽发展中，需要一个历史过程。
冲积河流自动调整
★
●
调整周期
★ 特点
●
长期调整 ● 较长期调整 ● 短期调整
取决于流域 ● 泥沙运动 ● 中特大洪水 ● 随机性 ● 边界条件 ● 反馈
-适 应 性 ！
第 四 节 河 相 关 系
• 三个几本方程
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2 3
1 2
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